JP2016122568A - コネクタ、コネクタ嵌合判定装置及びコネクタ嵌合判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタの嵌合作業において、工数を増加させることなく、コネクタの嵌合状態を精度良く判定することができるコネクタ嵌合判定装置を提供する。
【解決手段】ロック爪が設けられた弾性変形可能なロックアームを有する雄コネクタと、ロック爪とそれぞれ嵌合可能な第１及び第２のロック穴が設けられた雌コネクタとを備え、雄コネクタが雌コネクタに挿入されていくにつれて、ロック爪が第１のロック穴と一旦嵌合した後に第１のロック穴から離脱し、ロック爪が第２のロック穴と最終的に嵌合するコネクタの嵌合状態を判定するコネクタ嵌合判定装置であって、ロック爪が第１及び第２のロック穴と順次嵌合するときに発生する音又は振動を順次検出する検出装置と、検出装置により順次検出された音同士又は振動同士を互いに比較することによりコネクタの嵌合状態を判定する嵌合判定部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタ、コネクタ嵌合判定装置及びコネクタ嵌合判定方法に関する。

車両に搭載される電子部品等の接続に使用されるコネクタの嵌合作業においては、コネクタの嵌合状態の良否を判定する作業が行われる。従来、コネクタの嵌合状態の良否を判定する手法としては、コネクタを嵌合する際に発生する嵌合音を検知し、検知した嵌合音を参照音と比較して嵌合音以外の環境音と区別し、嵌合状態を自動的に判定する手法がある。また、複数回の異なる嵌合音を鳴らす構成が知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−１９６２２７号公報

しかしながら、嵌合音によりコネクタの嵌合状態を自動的に判定するときに、例えば作業者の変更等の状況の変化があった場合には、作業者毎の取付圧力の相違により嵌合音が変化する。そのため、嵌合音の変化に合わせて参照音を再度設定し直す必要があり、工数が増加するという問題点があった。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、コネクタの嵌合作業において、工数を増加させることなく、コネクタの嵌合状態を精度良く判定することができるコネクタ、コネクタ嵌合判定装置及びコネクタ嵌合判定方法を提供することである。

本発明の一態様に係るコネクタ嵌合判定装置及びコネクタ嵌合判定方法は、ロック爪が設けられた弾性変形可能なロックアームを有する雄コネクタと、ロック爪とそれぞれ嵌合可能な第１及び第２のロック穴が設けられた雌コネクタとを備え、雄コネクタが雌コネクタに挿入されていくにつれて、ロック爪が第１のロック穴と一旦嵌合した後に第１のロック穴から離脱し、ロック爪が第２のロック穴と最終的に嵌合するコネクタの嵌合状態を判定するときに、ロック爪が第１及び第２のロック穴と順次嵌合するときに発生する音又は振動を順次検出し、順次検出された音同士又は振動同士を互いに比較することによりコネクタの嵌合状態を判定する。

本発明によれば、コネクタの嵌合作業において、工数を増加させることなく、コネクタの嵌合状態を精度良く判定することができるコネクタ、コネクタ嵌合判定装置及びコネクタ嵌合判定方法を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るコネクタ嵌合判定装置の構成の一例を示す概略図である。 図２（ａ）は、本発明の実施形態に係る雄コネクタの構成の一例を示す上面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ切断面からみた断面図である。 図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る雌コネクタの構成の一例を示す上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ切断面からみた断面図である。 図４（ａ）は、本発明の実施形態に係るコネクタ挿入方法の一例を示す概略図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に引き続く本発明の実施形態に係るコネクタ挿入方法の一例を示す概略図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に引き続く本発明の実施形態に係るコネクタ挿入方法の一例を示す概略図である。図４（ｄ）は、図４（ｃ）に引き続く本発明の実施形態に係るコネクタ挿入方法の一例を示す概略図である。図４（ｅ）は、図４（ｄ）に引き続く本発明の実施形態に係るコネクタ挿入方法の一例を示す概略図である。 図５は、本発明の実施形態に係る嵌合音の波形（振幅の時間変化）の一例を表すグラフである。 図６は、本発明の実施形態に係るコネクタ嵌合判定方法の一例を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施形態の変形例に係るコネクタ嵌合判定装置の構成の一例を示す概略図である。 図８は、本発明の実施形態の変形例に係るコネクタ嵌合判定方法の一例を示す概略図である。

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

＜コネクタの構成＞
初めに、本発明の実施形態に係るコネクタ嵌合判定の対象となるコネクタ１の一例を説明する。本発明の実施形態に係るコネクタ１は、雄コネクタ（雄ハウジング）２と、雄コネクタ２が挿入される雌コネクタ（雌ハウジング）３で構成される。雄コネクタ２及び雌コネクタ３は合成樹脂等により形成されている。雄コネクタ２及び雌コネクタ３には電線（ハーネス）４，５がそれぞれ接続されている。図１においては雌コネクタ３が電子基板６に固定されているが、特にこれに限定されない。コネクタ１の嵌合作業においては、図１に示すように、作業者の手２０により雄コネクタ２を把持し、雄コネクタ２を挿入方向Ａに移動させて雌コネクタ３に挿入する。

雄コネクタ２は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、例えば直方体形状をなしており、本体部２１と、本体部２１の上部に設けられた板状の弾性変形可能なロックアーム２２を有する。図示を省略するが、本体部２１には、電線４の端部及び当該端部に接続された接続端子が取り付けられている。ロックアーム２２は、本体部２１の挿入面側の上部に片持ち状に設けられている。ロックアーム２２の長手方向の中央付近には爪部（ロック爪）２３が設けられている。ロック爪２３は、半円柱形状を有し、ロックアーム２２の短手方向に延伸している。ロックアーム２２の自由端の上部には、ロック解除操作用の押圧部２４が設けられている。

一方、雌コネクタ３は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、例えば直方体形状をなしており、雄コネクタ２を内側に収容可能な筐体３１を有する。図示を省略するが、筐体３１には、電線５の端部及び当該端部に接続された接続端子が取り付けられている。筐体３１の上面には、雄コネクタ２の挿入方向に並んで２つ（第１及び第２）の開口部（ロック穴）３２，３３が設けられている。第１のロック穴３２及び第２のロック穴３３は、互いに同じ矩形状を有しており、ロック爪２３と嵌合及び離脱可能である。

次に、図４（ａ）〜図４（ｅ）を参照しながら、本発明の実施形態に係るコネクタ１の嵌合方法の一例を説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、雄コネクタ２と雌コネクタ３とを対峙させる。図４（ｂ）に示すように、雄コネクタ２を雌コネクタ３に挿入していくと、ロック爪２３が筐体３１内の上面に摺接することに伴い、ロックアーム２２が下向きに撓む。

その状態から更に雄コネクタ２を挿入すると、図４（ｃ）に示すように、ロック爪２３が第１のロック穴３２に到達し、ロックアーム２２が水平な姿勢に弾性変形する。この結果、ロック爪２３と第１のロック穴３２とが嵌合し、雄コネクタ２と雌コネクタ３が一旦嵌合状態（ロック状態）となる。このとき、ロックアーム２２の弾性変形の勢いにより、ロックアーム２２が筐体３１の内壁面と衝突し、「カチ！」といった嵌合音（１回目の嵌合音）が生じる。

引き続き、作業者により雄コネクタ２が雌コネクタ３に押し込まれると、図４（ｄ）に示すように、ロック爪２３が第１のロック穴３２から離脱し、嵌合状態が解除される。そして、ロック爪２３が筐体３１内の上面に摺接し、ロックアーム２２は再び下向きに撓む。

その状態から更に雄コネクタ２を挿入すると、図４（ｅ）に示すように、ロック爪２３が第２のロック穴３３に到達し、ロックアーム２２が水平な姿勢に弾性変形する。この結果、ロック爪２３と第２のロック穴３３とが嵌合し、雄コネクタ２の接続端子と雌コネクタ３の接続端子とが電気的に接続されて、雄コネクタ２と雌コネクタ３が最終的な嵌合状態となる。このとき、ロックアーム２２の弾性復帰の勢いにより、ロックアーム２２が筐体３１の内壁面と衝突し、「カチ！」といった嵌合音（２回目の嵌合音）が生じる。

本発明の実施形態に係るコネクタ１によれば、雄コネクタ２が雌コネクタ３に挿入したときに、１つのロック爪２３を第１のロック穴３２及び第２のロック穴３３に順次嵌合する。したがって、ロック爪２３が第１のロック穴３２と嵌合する１回目の嵌合時と、ロック爪２３が第２のロック穴３３と嵌合する２回目の嵌合時で、ロックアーム２２の下向きの撓み量及び水平姿勢に戻るときの弾性変形量を同様にすることができる。この結果、１回目と２回目の嵌合音の大きさや周波数を一致させることができる。

更に、作業者の変更、作業方法の変更、内部端子数の変更、ロット違い、材料違い、固定方法等の状況の変化により、コネクタ１の嵌合音の変化が生じた場合でも、１回目と２回目で嵌合音の大きさや周波数は同じように変化するため、１回目と２回目の嵌合音の同一性を維持することができる。例えば作業者に変更があり、１回目の嵌合音の周波数αが周波数βに変化しても、同様に２回目の嵌合音の周波数αも周波数βに変化するため、１回目と２回目の嵌合音の同一性は維持される。本発明の実施形態に係るコネクタ嵌合判定装置は、この複数回の嵌合音の同一性を利用してコネクタ１の嵌合状態を判定するものである。

＜コネクタ嵌合判定装置の構成＞
本発明の実施形態に係るコネクタ嵌合判定装置は、図１に示すように、検出装置７、判定装置１０及び出力装置８を備える。

検出装置７としては、マイクロフォン等が使用可能である。検出装置７は、コネクタ１の嵌合音を検出可能な位置に設置される。検出装置７は、コネクタ１の嵌合音を含む音を検出し、音信号を判定装置１０に出力する。検出装置７は、コネクタ１の嵌合音とは明らかに異なる雑音を排除するとともに、嵌合音の可能性がある音を検出可能なように感度等を調整してもよい。

判定装置１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びメモリ等を有するコンピュータで構成することができる。判定装置１０は、検出判定部１１、嵌合判定部１２及び出力制御部１３を機能的に備える。

検出判定部１１は、検出装置７から出力された音信号に基づいて、検出装置７により所定時間内に２回の音が検出されたか否かを判定する。例えば、検出装置７により１回目の音が検出されたことをトリガーとして時間の計測を開始し、１回目の音が検出されてから所定時間内に２回目の音が検出されたか否かを判定する。ここで、所定時間は、作業者によるコネクタ１の嵌合速度を考慮して適宜設定することができ、メモリ等に予め記憶することができる。

図５は、検出装置７により検出された２回の嵌合音の波形（振幅の時間変化）を示す。検出判定部１１は、例えば図５に示すように、１回目の嵌合音の波形の最も振幅の大きい時刻ｔ１から、２回目の嵌合音の波形の最も振幅の大きい時刻ｔ２までの時間Ｔ１が、所定時間内か否かを判定する。

嵌合判定部１２は、検出判定部１１により所定時間内に２回の音が検出されたと判定された場合に、１回目と２回目の音同士を比較することにより、コネクタ１の嵌合状態を判定する。１回目と２回目の音同士の比較方法（一致度の判定方法）としては、公知である種々の解析方法を使用することができる。例えば、音の振動波形、波形強度又はパワースペクトルを比較することにより、１回目と２回目の音同士が一致するか否かを判定することができる。

１回目と２回目の音同士が一致する場合には、嵌合判定部１２は、検出判定部１１により検出された２回の音が嵌合音であり、且つコネクタ１の嵌合状態が良好（確実に嵌合された）と判定する。一方、１回目と２回目の音同士が一致しない場合には、検出装置７により検出された音が嵌合音以外の環境音であったり、コネクタ１が半嵌合状態であったりすることが想定される。この場合、嵌合判定部１２は、コネクタ１の嵌合状態が不良と判定する。なお、音同士の一致度は、必ずしも厳密な一致に限られず、ある程度一致している（類似している）場合も含めてもよい。

出力制御部１３は、嵌合判定部１２による判定結果に応じた制御信号を出力装置８に出力することにより出力装置８を制御する。出力装置８は、コネクタ１の嵌合状態の判定結果を出力する。出力装置８としては、例えばスピーカやディスプレイ等が使用可能である。出力装置８は、例えば、コネクタ１の嵌合状態が良好であること、又は不良であることを、スピーカによる音声で聴覚的に、又はディスプレイによる表示で視覚的に、作業者に知らせることができる。

＜コネクタ嵌合判定方法＞
次に、図６のフローチャートを参照しながら、本発明の実施形態に係るコネクタ嵌合判定方法の一例を説明する。

ステップＳ１において、コネクタ１の嵌合作業において、検出装置７がコネクタ１の嵌合音を含む音を順次検出する。ステップＳ２において、検出判定部１１が、検出装置７により所定時間内に２回の音が検出されたか否かを判定する。所定時間内に２回の音が検出されたと判定された場合には、ステップＳ３に移行する。一方、所定時間内に２回の音が検出されない場合には、ステップＳ１の手順に戻る。

ステップＳ３において、嵌合判定部１２が、１回目と２回目の音同士を比較することにより、コネクタ１の嵌合状態を判定する。１回目と２回目の音同士が一致する場合には、コネクタ１の嵌合状態が良好と判定し、ステップＳ４に移行する。一方、１回目と２回目の音同士が一致しない場合には、ステップＳ１の手順に戻る。

ステップＳ４において、出力装置８が、コネクタ１の嵌合状態が良好であることを音声又は表示等により作業者に知らせる。この結果、作業者は、コネクタ１の嵌合音を直接、２回聴くことに加えて、出力装置８による通知により、コネクタ１の嵌合状態が良好であることを確認することができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係るコネクタ嵌合判定装置によれば、コネクタ１の嵌合音が２回鳴り、且つその１回目と２回目の嵌合音が同一性を持つことを利用する。即ち、検出装置７により検出した２回の音同士を比較して嵌合状態の良否を判定することにより、検出装置７により検出した音に嵌合音以外の環境音（雑音）が含まれていたとしても、２回の音同士が一致しない場合に雑音を除くことができる。したがって、嵌合音を雑音と区別して精度良く嵌合状態の良否を判定することができる。

また、従来の嵌合音を参照音と比較して嵌合状態の良否を判定する手法では、作業者の変更等の状況の変化により嵌合音の変化が起こり、その度に嵌合音を判定するための参照音を再設定する必要がある。これに対して、本発明の実施形態に係るコネクタ嵌合判定装置によれば、作業者の変更等があった場合でも、上述したようにコネクタ１の１回目と２回目の嵌合音の大きさや周波数は同じように変化するので、その嵌合音同士の比較結果は変わらず、嵌合状態の良否を判定することができる。したがって、従来のような嵌合音と比較するための参照音の再設定が不要となるため、工数の増加を抑制することができる。

また、所定時間内に２回の音が検出されたか否かを判定して、所定時間内に２回の音が検出されたと判定された場合に、所定時間内の２回の音同士を比較することにより、例えば単発で発生する嵌合音以外の環境音（雑音）を除きやすくなり、嵌合音と雑音とをより精度良く区別することができる。

（変形例）
作業者によるコネクタ１の嵌合作業時には、コネクタ１の嵌合音が発生するのに加え、機械的な振動も発生する。そこで、本発明の実施形態の変形例として、コネクタ１の嵌合音を利用する代わりに、機械的な振動を利用してコネクタ１の嵌合状態を判定する場合を説明する。

本発明の実施形態の変形例に係るコネクタ嵌合判定装置は、図７に示すように、振動を検出する検出装置９を更に備える点が、図１に示した構成と異なる。検出装置９としては、ピエゾ素子等の振動センサが使用可能である。検出装置９は、雌コネクタ３が取り付けられている電子基板６や製品筐体、作業者の手など、嵌合時に発生する振動を検出可能な場所に設置される。

検出判定部１１は、検出装置９により所定時間内に２回の振動が検出されたか否かを判定する。嵌合判定部１２は、検出装置９により検出された振動同士を比較することによりコネクタ１の嵌合状態を判定する。この場合も、例えば振動波形、波形強度又はパワースペクトルを比較することにより、振動同士の一致度を判定することができる。

本発明の実施形態の変形例に係るコネクタ嵌合判定装置の他の構成は、図１に示した構成と同様であるので、重複した説明を省略する。

本発明の実施形態の変形例に係るコネクタ嵌合判定方法は、図８のフローチャートに示すように、嵌合音を利用するのに代えて振動を利用する点が、図６の示したフローチャートの手順と異なる。即ち、ステップＳ１において、コネクタ１の嵌合作業において、検出装置９がコネクタ１の嵌合時に発生する振動を順次検出する。ステップＳ２において、検出判定部１１が、検出装置９により所定時間内に２回の振動が検出されたか否かを判定する。２回の振動が検出された場合には、ステップＳ３において、嵌合判定部１２が、１回目と２回目の振動同士を比較することにより、コネクタ１の嵌合状態を判定する。１回目と２回目の振動同士が一致した場合は、ステップＳ４において、出力装置８が、コネクタ１の嵌合状態が良好であることを音声又は表示等により作業者に知らせる。

本発明の実施形態の変形例によれば、コネクタ１の嵌合時に発生する機械的な振動を検出装置９により検出し、判定装置１０により振動同士を比較してコネクタ１の嵌合状態を判定することにより、コネクタ１の嵌合状態の良否を精度良く判定することができる。また、作業者の変更等があった場合でも、従来の参照音の再設定が不要となり、工数を増加を抑制することができる。

なお、本発明の実施形態の変形例においては、嵌合音を検出する検出装置７と、振動を検出する検出装置９とを備えており、これらにより検出される嵌合音又は振動を選択的に利用してコネクタ１の嵌合状態を判定してもよい。また、嵌合音同士の比較及び振動同士の比較の両方を行ってもよい。また、本発明の実施形態の変形例においては、検出装置７を備えない構成でもよい。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

本発明の実施形態に係るロック爪２３の形状と、ロック爪２３と嵌合可能な第１のロック穴３２及び第２のロック穴３３の形状としては、互いに嵌合及び離脱可能であればこれに特に限定されない。例えば、ロック爪２３がロックアーム２２に半球状に設けられており、且つ第１のロック穴３２及び第２のロック穴３３が円形に設けられていてもよい。また、第１のロック穴３２及び第２のロック穴３３は必ずしも厳密に同一形状でなくてもよく、１回目と２回目の勘合音に同一性を有する範囲で異なる形状であってもよい。

また、本発明の実施形態では、２回の音同士又は振動同士を比較する場合を説明したが、３回以上の音同士又は振動同士を比較して嵌合状態を判定してもよい。その場合、雄コネクタ２のロック爪２３と嵌合及び離脱可能な３つ以上のロック穴を雌コネクタ３に設ければよい。

また、本発明の実施形態では、嵌合判定部１２により１回目と２回目の音同士を比較することにより、嵌合音と雑音とを精度良く区別することができるが、例えば、検出装置７が検出した音を事前に参照音と比較することにより、コネクタ１の嵌合音とは明らかに異なる雑音を排除するとともに、嵌合音の可能性がある音のみを事前に抽出してもよい（換言すれば、検出装置７が検出した音が嵌合音であるか否かを判定してもよい）。参照音は、例えば担当者の変更等の状況の変化があっても再設定せずに適用できる範囲で適宜設定することができ、メモリ等に予め記憶することができる。そして、抽出された嵌合音の可能性がある音に対して検出判定部１１及び嵌合判定部１２が処理を行ってもよい。

１・・・コネクタ
２・・・雄コネクタ
３・・・雌コネクタ
４，５・・・ハーネス
６・・・電子基板
７，９・・・検出装置
８・・・出力装置
１０・・・判定装置
２１・・・本体部
２２・・・ロックアーム
２３・・・ロック爪
２４・・・押圧部
３１・・・筐体
３２，３３・・・ロック穴

Claims (4)

1. ロック爪が設けられた弾性変形可能なロックアームを有する雄コネクタと、
   前記ロック爪とそれぞれ嵌合可能な第１及び第２のロック穴が設けられた雌コネクタ
   とを備え、
   前記雄コネクタが前記雌コネクタに挿入されていくにつれて、前記ロック爪が前記第１のロック穴と一旦嵌合した後に前記第１のロック穴から離脱し、前記ロック爪が前記第２のロック穴と最終的に嵌合することを特徴とするコネクタ。
2. ロック爪が設けられた弾性変形可能なロックアームを有する雄コネクタと、前記ロック爪とそれぞれ嵌合可能な第１及び第２のロック穴が設けられた雌コネクタとを備え、前記雄コネクタが前記雌コネクタに挿入されていくにつれて、前記ロック爪が前記第１のロック穴と一旦嵌合した後に前記第１のロック穴から離脱し、前記ロック爪が前記第２のロック穴と最終的に嵌合するコネクタの嵌合状態を判定するコネクタ嵌合判定装置であって、
   前記ロック爪が前記第１及び第２のロック穴と順次嵌合するときに発生する音又は振動を順次検出する検出装置と、
   前記検出装置により順次検出された音同士又は振動同士を互いに比較することにより前記コネクタの嵌合状態を判定する嵌合判定部
   とを備えることを特徴とするコネクタ嵌合判定装置。
3. 前記音同士又は振動同士が所定時間内に検出されたか否かを判定する検出判定部を更に備え、
   前記検出判定部により前記所定時間内に検出されたと判定された場合に、前記嵌合判定部が前記コネクタの嵌合状態を判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載のコネクタ嵌合判定装置。
4. ロック爪が設けられた弾性変形可能なロックアームを有する雄コネクタと、前記ロック爪とそれぞれ嵌合可能な第１及び第２のロック穴が設けられた雌コネクタとを備え、前記雄コネクタが前記雌コネクタに挿入されていくにつれて、前記ロック爪が前記第１のロック穴と一旦嵌合した後に前記第１のロック穴から離脱し、前記ロック爪が前記第２のロック穴と最終的に嵌合するコネクタの嵌合状態を判定するコネクタ嵌合判定装置であって、
   前記ロック爪が前記第１及び第２のロック穴と順次嵌合するときに発生する音又は振動を順次検出するステップと、
   前記順次検出された音同士又は振動同士を互いに比較することにより前記コネクタの嵌合状態を判定するステップ
   とを含むコネクタ嵌合判定方法。
   

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